内燃机构造与原理(1)
第一章 内燃机基本构造和原理
（5）气缸工作容积：活塞从一个止点运动到另一个止点所 扫过的容积。一般用Vh表示： Vh= πD2· S ×10-6/4 （L） 式中：D－气缸直径，单位mm；
S－活塞行程，单位mm；
（6）燃烧室容积：活塞位于上止点时，其顶部与气缸盖之间的 容积。一般用Vc表示。 （7）气缸总容积：活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的 容积。一般用Va表示，显而易见，气缸总容积就是气缸工作容积 和燃烧室容积之和，即Va＝Vc＋Vh。
（8）发动机排量：多缸发动机的各气缸工作容积的总和。 一般用VL表示： VL = Vh × i 式中：Vh－气缸工作容积； i － 气缸数目。
（9）压缩比：是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值， 即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。一般用ε表示。 ε= Va / Vc 式中：Va － 气缸总容积； Vh － 气缸工作容积；Vc － 燃烧室 容积； （10）工作循环：包括进气、压缩、作功和排气过程，即 完成进气、压缩、作功和排气四个过程叫一个工作循环。
二、四冲程柴油机的工作原理
四行程柴油机和四行程汽油机的工作过 程相同，每一个工作循环同样包括进气、 压缩、作功和排气四个行程，由于柴油 机使用的燃料是柴油，粘度大，不易蒸 发，自燃温度低，故可燃混合气的形成、 着火方式、燃烧过程以及气体温度压力 的变化都和汽油机不同。
喷油器
进气门
排气门
纯空气
喷油泵
第一章 内燃机基本构造与原理
发动机：是将其它形式的能量转化为机械能的 机器。 热力发动机：将热能转化为机械能的机器。 热力发动机包括内燃机和外燃机。 内燃机：分为活塞式内燃机和燃气轮机。 活塞式内燃机：分为往复和旋转活塞式内燃 机。
第一节 内燃机的分类
活塞式内燃机的分类 1、按燃料分类：汽油发动机和柴油发动机 2、按冲程分类：四冲程发动机和二冲程发动机 3、按冷却方式分类：水冷发动机和风冷发动机 4、按气缸数目分类：单缸发动机和多缸发动机 5、按进气方式：增压和非增压 6、按点火方式：压燃和点燃 7、按转速：高速和低速 8、按气缸排列方式:立式、卧式、V型、对置式 9、按用途：汽车、拖拉机、船用和工程机械用
内燃机的构造及工作原理
内燃机的构造及工作原理内燃机，也称为发动机，是现代交通工具和许多家用电器的核心部件。
不同于蒸汽机等外燃机，内燃机是一种热力机械，即从燃烧燃料产生热能，通过能量转换产生动力，输出机械能和热能的发动机。
在本文中，我们将深入探讨内燃机的构造及工作原理。
一、内燃机的构造内燃机由多个部件组成，每个部件的构造和功能不同，协同工作，在发动机运转过程中，才能将燃油能转化为动力输出。
以下是内燃机的主要构造：1. 缸体及缸盖内燃机的主体部分是缸体和缸盖，彼此连接成为整体。
缸体是一个长圆柱形的筒体，里面有一个圆柱形的容积，即为缸内。
缸内的形状和大小根据不同的燃烧室形状和大小而定。
缸盖则作为缸体的顶部，封闭了缸内。
2. 活塞及活塞环活塞是内燃机中主要的运动部件，是一个圆柱体，材质通常是铝或铸铁。
活塞上开有一个小孔，称为活塞销穴，可用来固定活塞销。
活塞上还有一个凸起，称为活塞头。
活塞环被固定在活塞上沿着活塞径向走向。
活塞环的作用是密封气缸，确保活塞在缸内运动时气体不会泄漏。
3. 活塞销活塞销是将活塞与活塞连杆连接在一起的部件。
它是一根圆形的轴，材质通常是钢或铬合金钢。
活塞销的工作原理是将活塞上的动力传递到连杆上，然后通过曲轴将动力传递到发动机的其他部件。
4. 连杆连杆是将活塞与曲轴连接在一起的零件，它的长度和形状取决于缸距和曲轴。
通过连接活塞上的活塞销和曲轴上的曲轴销，连杆转化活塞上的往复运动成为曲轴上的旋转运动。
5. 曲轴曲轴是内燃机的关键部件之一，是一个大型的旋转轴。
它类似于一个长方形的轴，上面有几个凸起，具有不同长度的曲柄臂。
它的作用是将来自连杆的线性力转变为旋转力，使发动机产生动力输出。
6. 气门与点火系统气门系统由进气门和排气门组成，控制着油气混合物的进出。
点火系统包括点火线圈和火花塞，控制着燃料的燃烧。
二、内燃机的工作原理内燃机的工作原理是当燃料和空气混合物在发动机的燃烧室中被点燃时，发生爆炸，使空气和燃料混合物的压力快速增加。
内燃机构造与原理内燃机实训1
江苏省连云港中等专业学校内燃机拆装实训指导书发动机拆装的基本知识发动机的拆卸与装配在港口装卸搬运车辆维护和修理作业中占有很大的比重，也是其维修过程的重要环节。
拆卸与装配的目的是为了对有缺陷的零件进行修复或更换，使配合关系失常的零件经过调整达到规定的技术要求。
在实际操作中，往往由于拆卸方法不当，使零部件造成不应有的缺陷，甚至损坏零部件；由于装配方法不当，又会使零件与零件之间不能保持正确的位置和配合关系，影响发动机的使用及寿命。
因此，掌握发动机拆卸与装配的基本知识和操作技能是十分必要的。
一、发动机拆卸的原则及方法1.熟悉发动机构造及原理发动机的种类繁多，结构不同，拆卸顺序以及使用的工具也随之不同，如果不了解所要拆卸的发动机的结构和特点，拆卸时任意敲击或撬打都会造成零件的变形或损坏。
所以，了解所要拆卸的发动机的构造和工作原理，是确保正确拆卸的前提条件。
2.按需要进行拆卸零部件经过拆卸作业后，容易产生变形和损坏，特别是紧密配合件的拆卸更是如此。
因此，应防止盲目的拆卸。
如果可以通过不拆卸检查就能判定零件的技术状况是否符合要求，就尽量不拆卸，以免损坏零件。
3.掌握正确的拆卸方法(1)为了提高拆卸工效，减少零部件的损伤和变形，需要使用相应的专用工其和设备，严禁任意敲击和撬打。
如拆卸紧密配合件时，应尽量使用压力机和拉拔器；拆卸螺栓连接件时，要选用适当的工具，根据螺栓紧固的力矩的大小优先选用套筒扳手、梅花扳手和固定扳手，尽量避免使用活扳手和钳子，防止损坏螺母和螺栓的六角边棱，给下次的拆卸带来不必要的麻烦。
另外应充分利用车辆大修配备的拆卸工具。
(2)拆卸发动机时应先将发动机总成从整车上拆下，再将发动机外部附件拆下，由表及里按顺序逐级拆卸，然后按部件-组合件-零件的顺序进行拆卸。
4.拆卸时要为重新装配做好准备(1)拆卸时要注意检查校对装配标记为了保证一些组合件的装配关系，在拆卸时应对原有的记号加以校对和辨认，没有记号的应做好标记。
内燃机构造及原理.pdf
第四节 曲轴飞轮组
组成：由曲轴和飞轮以及其它不同功用的零件和附件组 成。
一、 曲轴 1、 作用：承受连杆传来的力，并将此力转换成绕其自
身的轴线的力矩。 2、 结构： 1） 前端：正时齿轮、正时链轮、皮带轮端；车用发动
机还装有曲轴扭转减震器、启动爪（中、小 发动机）。 2） 后端：飞轮端（功率输出端）。 3） 曲轴轴颈、曲柄（臂）、曲柄销（连杆轴颈）、平 衡重等。
第二次密封：由下窜入背隙的气体压力形成， 加强了第一密封面的密封性。
5、气环的切口形状 四种：1）直切口 2）斜切口
3）搭切口 4）封闭切口 6、常见气环的断面形状 1）矩形断面（气环横剖面为矩形） 结构简单，加工容易，成本较低，报废率 少，贴合性、结合性、磨合性较差，耐磨性也 较差，密封效果不好，泵机油现象严重。（图 2-30） 2）微锥面环 环的磨合性和贴合性大大提高，此环多用在 第二、三道上，起强化密封的作用。
3、材料 常用：铸铝合金（高硅铝合金、铝铜合金）
强化发动机：高级铸铁、耐热钢（主要为了 提高其强度）
新型：金属陶瓷（有组合式的（陶瓷用于活 塞顶部），也有整体式的）
总之，对于转速较高的发动机来说，活塞 材料多选择质量较轻的铝合金；而对于低速 机，现在多用灰铸铁。
4、加工制造方法 1）铸造 2）锻造 3）液态模锻 5、结构 1）顶部： 汽油机：二冲程机多用凸顶活塞，其它汽油机
A、原因 （图2-20）
A）沿活塞销的方向，金属量较多,所以在其受 热膨胀后，此处的膨胀量就最大。
B）在受到气缸内气体燃烧后产生的气压力的 作用后，使活塞顶部在销座跨度内发生弯 曲变形。
C）气缸壁对活塞的侧压力作用，引起活塞变 形也沿活塞销的轴线方向。
内燃机的构造与工作原理解析
内燃机的构造与工作原理解析内燃机是一种常见的发动机类型，广泛应用于汽车、飞机和船舶等交通工具中。
它通过燃烧内部燃料来产生动力，驱动机械运转。
本文将对内燃机的构造和工作原理进行详细解析。
一、内燃机的构造内燃机的构造主要由以下几个部分组成：1. 气缸和活塞：内燃机通常具有多个气缸，每个气缸内都放置有活塞。
气缸和活塞的数量决定了内燃机的多缸数量，多缸设计有利于提高发动机的功率和平稳性。
2. 曲轴和连杆：曲轴与活塞相连，将活塞的往复运动转化为旋转运动。
连杆负责连接活塞和曲轴，使活塞的运动能够传递到曲轴上。
3. 燃烧室和火花塞：燃烧室是燃烧燃料的地方，位于气缸顶部。
火花塞则是引发燃料燃烧的关键部件，通过电火花点燃混合气体。
4. 进气和排气系统：进气系统负责引入空气和燃料混合物，而排气系统则将燃烧产生的废气排出。
这些系统通常包括进气管、空气滤清器、燃油喷嘴和排气管等。
5. 燃油系统：燃油系统负责储存和供给燃料。
它包括燃油箱、燃油泵和喷油嘴等组件。
二、内燃机的工作原理内燃机的工作原理可以总结为四个基本步骤：进气、压缩、燃烧和排气。
1. 进气：在进气冲程中，活塞从上往下移动，气缸内的压力下降，进气阀开启，混合气体通过进气管进入气缸。
这个过程将空气和燃料混合物引入燃烧室。
2. 压缩：在压缩冲程中，活塞从下往上移动，气缸内的空间减小，将混合气体压缩至高压状态。
这个过程使得混合气体变得更加稳定，为后续的燃烧提供条件。
3. 燃烧：在燃烧冲程中，电火花点燃燃烧室内的混合气体。
燃料燃烧产生高温高压气体，推动活塞向下移动。
这个过程释放出能量，推动发动机工作。
4. 排气：在排气冲程中，活塞再次向上移动，将燃烧产生的废气排出。
排气阀门开启，废气通过排气管被排放到大气中。
三、内燃机的工作循环内燃机的工作原理可以通过热力学循环图来表示，最常见的循环是四冲程循环，也称为奥托循环。
1. 进气冲程：活塞从上往下移动，气缸内的容积增大，吸入空气和燃料。
第一章内燃机基本原理与构造介绍.ppt
（一）四冲程汽油机基本工作原理
吸气冲程（0~180 CA）
活塞由上止点向下止点运动，
活塞上方气缸容积增大，形成 一定真空，此时排气门关闭，
汽 油 和
进气门打开，可燃混合气由化 空
油器经进气管、进气门吸入气 气
缸，历时一个活塞冲程，曲轴
旋转180°转角。
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（一）四冲程汽油机基本工作原理
二、内燃机基本概念
外燃机与内燃机比较
外燃机体积大，重量重，热效率低； 内燃机热效率高，体积小，重量轻，便于移动，
起动性能好;
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二、内燃机的分类
（1）液体燃料发动机：汽油机（gasoline engine）；
柴油机（diesel engine）。
（2）气体燃料发动机：压缩天然气发动机（CNG）；
进、排气门仍关闭。当压缩冲 程接近终了时，火花塞发出电火 花，点燃被压缩的可燃混合气， 放出大量的热能，使气缸内的压 力和温度迅速增加，推动活塞向 下运动，并通过连杆带动曲轴转 动。
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（一）四冲程汽油机基本工作原理
排气冲程（180~360 CA）
当膨胀接近终了时，排气门
燃
打开，靠废气的压力进行自由排
烧
气（排气门开启时废气压力与大
后
气压力之比大于临界压力比），
的 废
大部分废气自行排出。活塞到达
气
下止点后再向上止点移动，继续
将废气强制排到大气中。
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（二）四冲程柴油机工作原理
四冲程柴油机每个工作循环也经历吸气、压缩、作功、 排气四个冲程，相应地曲轴旋转了两周。
柴油的粘度比汽油大，不易蒸发，不可能用气缸外部的化 油器进行雾化，因此不可能采用气缸外部形成可燃混合气的 方法，唯有在高温、高压的气缸内采用高压喷射才能将柴油 在很短的时间内完全雾化。
内燃机结构及原理
内燃机未来的发展将着重于改进燃烧过程，提高机械效率，减少散热损失，降低燃料消耗率；开发和利用非石油制品燃料、扩大燃料资源；减少排气中有害成分，降低噪声和振动，减轻对环境的污染；采用高增压技术，进一步强化内燃机，提高单机功率；研制复合式发动机、绝热式涡轮复合式发动机等；采用微处理机控制内燃机，使之在最佳工况下运转；加强结构强度的研究，以提高工作可靠性和寿命，不断创制新型内燃机
四冲程内燃机（汽油机）
吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，雾状汽油和空气的混合物（柴油机为空气）进入气缸内。
压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩（机械能转化为内能）
做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞（柴油机为喷油嘴）产生电火花，使燃料猛烈燃烧（柴油机为压燃），产生高温高压气体。高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。（内能转化为机械能）
实际上，进气门是在上止点前即开启，以保证活塞下行时进气门有较大的开度，这样可在进气过程开始时减小流动阻力，减少吸气所消耗的功，同时也可充入较多的新鲜充量。当活塞在进气行程中运行到下止点时，由于气流惯性，新鲜充量仍可继续充入气缸，故使进气门在下止点后延迟关闭。
排气门也在下止点前提前开启，即在膨胀行程后部分即开始排气，这是为了利用气缸内较高的燃气压力，使废气自动流出气缸，从而使活塞从下止点向上止点运动时气缸内气体压力低些，以减少活塞将废气排挤出气缸所消耗的功。排气门在上止点后关闭的目的是利用排气流动的惯性，使气缸内的残余废气排除得更为干净。
内燃机原理(全)
2．压缩过程 在进气过程终了后，进、排气门都关闭，
曲轴继续旋转，活塞自下止点向上止点移动， 将气缸中的混合气压缩，进行压缩过程。压 缩过程在示功图上以曲线ac表示。压缩终了 时气体的压力和温度主要视压缩比的大小而 定，压力约为0.85-2MPa，温度可达600-700K。
压缩比愈大，压缩终了时混合气的压力
直喷式燃烧系统比间喷式燃烧系统 的热效率可提高10％-15％，是提高柴油 机经济性的有效措施。
6．提高柴油机燃油喷射压力：喷油压力目 前已达120—150MPa 7．排气后处理技术：可使柴油机实现CO、 HC及NOx的同时净化 8．采用代用燃料：以压缩天然气(CNG)和 液化石油气(LPG)为主
第二节内燃机的总体构造
2、内燃机工作循环示功图：
研究内燃机的工作循环时，可以利用一种表示气缸 内气体压力和相当于活塞不同位置时的气缸容积V之间的 变化关系图(P-V图)。此图能表示一个工作循环中气体在 气缸内所作的功，所以称为示功图。
二、四冲程汽油机的工作原理
四冲程化油器式汽油机的结构简图和P-V示功图。
进
压
排
气Hale Waihona Puke 缩气1．进气过程 在进气过程中，活塞从上止点向下止
三、内燃机的发展趋势
(一)内燃机性能指标的发展动向
1．强化程度不断提高： 提高内燃机的强化程度，使之在有限的气缸
工作容积条件下提高内燃机的功率。
2．降低燃油消耗率、提高经济性
3．提高内燃机的可靠性和耐久性 无故障期为5000h，表征耐久性的指标是大修
期。常以压缩压力下降到一定值(2.2~2.7MPa)或各 缸压力差增大到一定值(0.3MPa)即认为应当大修。
3、行程s(stroke)：
内燃机的构造和工作原理
内燃机的构造和工作原理内燃机是一种能够将化学能转化为机械能的热机。
在内燃机中，燃料在燃烧过程中释放能量，并通过往复循环过程转化为连续运动。
内燃机通常采用往复活塞式结构，包括气缸、活塞、连杆和曲轴等重要部件。
1.气缸：内燃机通常有一个或多个气缸，气缸壁内部光滑，充当活塞运动的导向面。
气缸通常用铸铁或铝合金制成。
2.活塞：活塞是内燃机的运动部件，通常是一个柱状或圆柱形的零件，位于气缸内。
活塞上下运动在曲轴的驱动下完成，将压力转化为机械能。
3.曲轴：曲轴是内燃机的核心组成部分，将来自活塞和连杆的往复运动转化为旋转运动。
曲轴通过连杆和活塞连接并驱动机械装置，将发动机的功率传递到外部。
4.连杆：连杆将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。
连杆连接着活塞与曲轴，通过摇杆机构使活塞的上下运动转变为曲轴的回转运动。
5.气门：气门是内燃机进、排气的关键部件。
气门通过气门弹簧和凸轮机构控制开关，使燃烧室与气缸通道正确连接，完成进、排气过程。
内燃机的工作原理如下：1.进气冲程：活塞下行，气缸内压力下降，气门打开，油气混合物通过进气道进入燃烧室。
同时，曲轴带动连杆将活塞向下推动。
2.压缩冲程：活塞上行，气门关闭，气缸内油气混合物被压缩，并使混合物中的燃料、空气更加充分混合并增加压力。
曲轴再次带动连杆将活塞向上推动，使体积变小。
3.燃烧冲程：当活塞达到最高点时，燃油喷射器向燃烧室喷射燃料，与空气形成可燃混合气体，然后通过火花塞产生的火花点燃混合气体。
燃烧产生的高温高压气体将活塞向下推动，曲轴再次带动连杆。
4.排气冲程：活塞再次向上移动，气门打开，废气通过排气道排出，气缸内压力下降。
曲轴带动连杆将活塞向上推动。
以上四个冲程完成一个完整的循环，并将化学能转换为机械能，推动发动机的运转。
总体而言，内燃机通过不断重复的往复运动将燃料在燃烧室内燃烧，释放出的能量转化为机械能，驱动发动机的运动。
内燃机在现代交通运输、工业生产和家庭用途中得到广泛应用。
内燃机构造及原理
➢ 压缩冲程：作用是为燃烧准备条件；活塞从下止点向上止 点运动；进气门关闭，排气门关闭；气体被压缩，压力与 温度同时升高。压缩终了时，压力约0.85-2MPa，温度约 600-800K。压缩冲程有利于混和气的迅速燃烧，并可提 高 内 燃 机 的 有 效 热 效 率 ， 压 缩 行 程 的 压 缩 比 约 7 － 10 。 （绝热压缩过程）
➢ 由于柴油机的压缩比高，热效率比汽油机要高得多，一般柴油机燃油消耗率比汽油机约低２ ０％～３０％，所以在工程机械和载重货车上多以柴油机作为发动机。
第二章 内燃机的工作原理
2、四冲程柴油机工作原理
① 为什么柴油机不用点燃式，柴油机压缩比为什么高？
➢ 柴油燃点高，不容易点燃 ➢ 需增加柴油混合空气的温度，采用的方法就是提高压缩比
第一章 内燃机概述
一、优缺点分析 ➢ 内燃机的主要优点：
1. 经济性好，热效率在热机中最高，一般为30％～55％ （车用汽油机30%以上，高性能车用柴油机40%以上， 船用二冲程柴油机50%以上）；
2. 尺寸小、重量轻、结构紧凑，便于安装布置； 3. 功率范围广。单机功率在0.6KW～68000KW，适用范
➢ 排放物与汽油机不同，CO、HC和CO2排放量低，但PM和NOx的排放量大。 PM产生机理并不明确，一般认为是由于燃料燃烧不均匀，部分燃料在高温 缺氧条件下氧化、裂解而成。NOX产生机理尚未达成共识，一般认为与燃 油燃烧无关，而是由于高温状态下氮气与氧气的反应，该过程理论上讲无 法避免。需要从燃油品质的改善、供给、喷射、燃烧室设计和涡轮增压及 后处理技术的应用入手，降低PM和NOX排放量
内燃机原理与构造
内燃机原理与构造内燃机是一种将化学能转化为机械能的装置，是现代工业中最为常见和普遍使用的动力机械之一、它主要通过燃烧燃料与氧气产生高温高压气体从而驱动活塞运动，然后通过机械传动将活塞的往复运动转化为旋转运动，从而驱动机械设备的工作。
内燃机的原理基于热力学和燃烧化学的基本原理。
首先，燃烧化学反应是指将燃料与氧气在适当的条件下进行反应，产生高温高压气体，这一过程称为燃烧。
内燃机中主要使用的燃料包括汽油、柴油、天然气等。
其次，热力学第一定律指出能量守恒的原理，即能量不会凭空消失或产生，只会发生转化。
内燃机利用燃料的化学能转化为热能，然后通过工作物体（活塞）的往复运动将热能转化为机械能。
内燃机的基本构造包括气缸、活塞、曲轴、连杆、点火系统和供油系统等。
气缸是内燃机的主要工作部件，通常由铸铁或铸铝合金制成。
活塞是在气缸内往复运动的工作物体，其主要作用是通过密封活塞与气缸之间的空间，将高温高压气体的热能转化为机械能。
曲轴是内燃机的输出轴，它可以将活塞的往复运动转化为旋转运动，驱动机械设备的工作。
连杆则起到连接活塞和曲轴的作用，使两者能够协调运动。
点火系统是内燃机中起到点燃燃料的关键部件，其主要作用是在燃烧室中产生高温高压火花，点燃混合气体，从而引发燃烧。
常见的点火系统有火花塞点火系统和压燃点火系统两种。
火花塞点火系统通过火花塞产生电火花点燃混合气体，常用于汽油发动机。
压燃点火系统则通过高温高压气体本身的压力和温度引发燃烧，常用于柴油发动机。
供油系统是内燃机中起到供应燃料的关键部件，其主要作用是将燃料输送到燃烧室中，与氧气混合后进行燃烧。
供油系统一般包括燃油泵、喷油器和油箱等组成部分。
燃油泵主要负责将燃料从油箱中抽取并提供所需的压力。
喷油器则将高压燃料雾化喷入燃烧室，以便更好地与氧气混合。
总结来说，内燃机的原理是利用燃料的化学能转化为热能，通过活塞的往复运动将热能转化为机械能，从而驱动机械设备的工作。
在内燃机的构造中，气缸、活塞、曲轴、连杆、点火系统和供油系统等是最常见的部件。
内燃机总体构造与工作原理
内燃机的总体构造与工作原理第一章内燃机的总体构造内燃机是热机的一种,它区别于其它型式的特点,是燃料在机器内部燃烧,燃料燃烧时释放出大量的热量,使燃烧后的气体(燃气)膨胀推动机械做功。
燃气是实现热能向机械能转化的媒介物质，这种媒介物质称工作介质（简称工质）。
往复活塞式发动机是应用最早、最广泛的一种，旋转活塞式是近代在国内处发展起来的一种新型内燃机。
往复活塞式内燃机有许多不同型式：按所用的燃料不同分为汽油机和柴油机；按点火方式不同分为点燃式和压燃式；按实现工作过程的行程数不同分为四冲程和二冲程内燃机。
不同型式的内燃机虽然都有它的特点，但它们都要完成将热能向机械能转化这一根本任务。
在内燃机中热能与机械能转化与反转化这一对矛盾是其本矛盾。
它的存在和发展，规定动着其它矛盾的存在和发展。
为了实现这一转化，内燃机必须由一系列的机构和系统所组成。
二个机构：（一）柄连杆机构：主要零件有：气缸体、曲轴箱、所缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等。
活塞通过连杆与曲轴相连。
活塞在气缸中往复运动时，连杆摆动并使曲轴作旋转运动。
反之，曲轴转动时，可使活塞在气缸中作往复直线运动。
燃料在气缸中燃烧时，燃气膨胀作用在活塞上的压力，借助于连杆转变为曲轴的旋转力矩，使曲轴带动工作机械做功。
固定在曲轴后端的飞轮，它能储存能量，使曲轴均匀旋转。
（二）配气机构包括：进气门、排气门、凸轮轴及其它驱动件等。
汽油机或柴油机为了连续不断地工作，必须把膨胀做功后的废气从气缸中排出，吸入由汽油或者柴油和空气组成的可燃混合气，即要进行换气。
配气机构是根据工作过程的需要，适时的开启和关闭进气门和排气门，完成换气过程。
由此可见，上述两个机构是内燃机中实现将热能转化为机械能所必须的主要机构。
但是，必须向气缸供给可燃混合气，使之燃烧，不然，内燃机中不可能有热能向机械能转化。
因此，为了使内燃机运转，还要有以下几大系统。
1、燃料供给系：它担负着向气缸内供给可燃混合气的任务。
内燃机原理和构造
内燃机原理和构造内燃机是一种热能发动机，通过燃烧燃料产生高温高压气体，并将其转化为机械能，驱动设备或机械工作。
内燃机广泛应用于汽车、飞机、船舶等领域，是现代工业社会中不可或缺的动力装置之一内燃机的工作原理基于火花点火和压燃点火两种方式。
在火花点火中，内燃机利用一个点火系统产生火花，点燃混合气体中的燃料释放能量；在压燃点火中，燃料在气缸内被压缩到点火温度以上，产生自燃和爆炸，释放能量。
无论是火花点火还是压燃点火，内燃机的基本工作步骤都包括进气、压缩、燃烧和排气。
内燃机的构造主要包括气缸、活塞、连杆、曲轴、阀门和点火系统等部件。
1.气缸：气缸是内燃机的主体部分，承受燃气的冲击力和压力。
气缸的数量可以有单缸、多缸之分，根据不同的需求可以设计成直列、V型等形式。
气缸内壁通常采用钢铁材料，并通过润滑油保持活塞与气缸之间的密封性。
2.活塞：活塞是气缸内上下运动的零件，由铸铁或铝合金制成。
它通过连杆与曲轴相连，在气缸内部完成压缩和燃烧工作。
活塞通常分为上下两个部分，上部是活塞头，下部是活塞环槽。
活塞环用于密封燃烧室，减少燃气泄漏。
3.连杆：连杆连接活塞和曲轴，将活塞的线性运动转化为曲轴的旋转运动。
连杆由高强度合金钢制成，一端连接活塞销，另一端连接曲轴销。
4.曲轴：曲轴是内燃机的重要部件，它将连杆的线性运动通过曲柄轴颈转化为旋转运动。
曲轴通常由碳钢或合金钢制成，具有较高的强度和硬度。
曲轴上的凸轮可控制气门的开启和关闭。
5.阀门：阀门是气缸在进气、排气过程中控制气体流动的部件。
进气阀门控制新鲜的混合气体进入气缸，排气阀门控制废气排出气缸。
阀门通常由高温合金材料制成，耐高温和耐磨损。
6.点火系统：点火系统是内燃机实现火花点火的重要组成部分。
它主要由点火线圈、点火塞、电源和控制单元组成。
点火线圈通过电源产生高压电流，点火塞通过电脉冲产生一个火花，点燃混合气体。
内燃机根据燃料的不同可分为汽油机和柴油机。
汽油机使用易挥发的汽油作为燃料，通过火花点火方式工作；柴油机使用较不易挥发的柴油作为燃料，通过压燃点火方式工作。
1内燃机的工作原理和总体构造
1内燃机的工作原理和总体构造内燃机是一种将燃料直接燃烧生成高温高压气体，并将这些气体推动活塞运动以产生功的发动机。
它的工作原理可以分为四个基本过程：进气、压缩、燃烧和排气。
首先是进气过程。
当活塞下行时，活塞上方的进气门打开，汽缸内形成一定的负压，使外界空气通过进气门进入。
该过程中，由于汽缸内气流动力作用，使进气门完全打开，并保持一定的时间。
接下来是压缩过程。
当活塞上行时，进气门关闭，而此时排气门仍然处于关闭状态。
活塞上行时，气缸容积逐渐变小，将进气气体压缩。
此时，空气的压力和温度逐渐增加。
然后是燃烧过程。
当活塞上行至顶点时，点火系统将火花产生器产生的火花引燃混合气体。
燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀，推动活塞向下运动。
燃烧过程需要在恰当的时间和位置点火，以提供最大的压力和动力。
最后是排气过程。
当活塞下行至底死点时，排气门打开，将燃烧产生的废气排出汽缸。
为了排气顺畅，活塞下行一定距离时，进气门打开，进气气体开始进入，形成排气过程。
此时，进气门和排气门相互协调，以保持正常的工作循环。
内燃机的总体构造包括气缸、活塞、曲轴、气门、点火系统等部分。
气缸是一个密闭的容器，用于容纳活塞和燃烧气体。
活塞是一个金属圆柱体，在气缸内的上下运动产生活塞推力。
曲轴通过连杆与活塞相连，将活塞线性运动转换为旋转运动，并传递动力。
气门是控制气体进出的装置，包括进气门和排气门。
点火系统用于产生火花点燃燃料混合气体。
此外，内燃机的燃料供给系统、冷却系统和润滑系统也是其重要的组成部分。
燃料供给系统负责将燃料送入进气道，并与进入汽缸内的空气混合。
冷却系统通过循环冷却剂将发动机散热出来的热量带走，以维持发动机的适宜工作温度。
润滑系统则负责给发动机各个运动部件提供润滑剂，以减少摩擦和磨损。
内燃机原理与构造
四冲程汽油机主要由下列机构和系统组成：
1、曲柄连杆机构 2、配气机构 3、供给系统 4、点火系统 5、润滑系统 6、冷却系统 7、起动系统（起动装置） 四冲程柴油机的构造除点火系统和供给系统外，与
汽油机的大体相同。
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第3节
内燃机的基本工作原理
1-火花塞 2-气缸盖 3-凸轮轴 4-机体 5进气道
动机等。 4、按进气状态分，有非增压式内燃机和增压式内燃机之分。 5、按冷却方式分，有水冷式和风冷式两种。汽车和工程机械用内燃机多数是
水冷式的。 6、按气缸数及布置分，有单缸内燃机、多缸内燃机、立式内燃机、卧式内燃
机、直列式内燃机、V形内燃机(图1-1a)、对置气缸式内燃机(图1-1b)、斜置 式内燃机。 7、按用途分类，有汽车用、工程机械用、拖拉机用、船用、坦克用、摩托车 用、发电用、农用等内燃机。 8、其他，除以上方式分类外，还可按转速来分，有高速、中速和低速等几种。
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1.1.2 内燃机的分类
1、按工作循环所需行程数，按照完成一个工作循环所需的行程数来分，有四 冲程内燃机和二冲程内燃机，汽车和工程机械用内燃机多为四冲程内燃机。
2、按着火方式分，有压缩着火（压燃式）和强制点火（点燃式）两类。 3、按使用燃料种类分，有汽油机、柴油机、煤气机、气体燃料及多种燃料发
2）压缩行程
当活塞继续从下止点向上止点运动时（相当于
曲轴转角180°~360°），进排气门均关闭，进入气
缸的混合气被压缩，该过程称为压缩行程。
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四冲程原理
3）做功行程（燃烧-膨胀行程）
在压缩行程末，火花塞开始点火，进、排气门都关闭，进
入气缸的可燃混合气被点燃、燃烧，放出大量的热能，导致气
内燃机原理及总体构造
内燃机原理及总体构造内燃机是指以可燃物质在汽缸内燃烧产生高温高压气体，利用这种气体的体积膨胀做功的一种热机。
内燃机主要由以下部分组成：燃料供给系统、点火系统、运转系统和排气系统。
一、燃料供给系统：燃料供给系统的主要功能是将燃料输送到汽缸内，供给燃烧所需。
燃料供给系统通常由燃料箱、燃料泵、油箱、化油器（或喷射器）、进气歧管等组成。
燃料从燃料箱被抽出，并通过燃料泵的加压送入油箱。
燃料从油箱进入化油器或喷射器后，形成可燃混合气，在进气歧管中遇到进气气流与进气后混合，形成可燃气体进入汽缸内。
二、点火系统：点火系统的主要功能是在燃烧室内引起可燃混合气的点火快速燃烧，以产生高温高压的燃烧气体。
点火系统通常由燃料点火器、点火线圈、点火开关、分电器、火花塞等组成。
点火系统的工作过程是：电动机拧动钥匙时，点火开关接通电源，电流经过点火线圈产生高电压，点火线圈的高电压通过分电器分配到各个火花塞，当高电压通过火花塞间隙时，会引起火花放电，将可燃混合气点燃。
三、运转系统：运转系统的主要功能是控制气缸内可燃混合气的进出，以及排放废气。
运转系统通常由气缸盖、气门机构、曲轴和连杆机构、活塞、气缸套等组成。
站立式发动机与吊式发动机相比，由于功能的不同，结构会有一定的变化。
对于高速机动消防车辆，需要配备吊机与自动化灭火系统，以确保火灾发生时能够快速到达现场并进行灭火作业。
四、排气系统：排气系统的主要功能是将燃烧后的废气排出，以便供应新鲜空气进入汽缸。
排气系统通常由排气歧管、排气管、催化转化器等组成。
排气系统中的催化转化器可以将汽缸内产生的废气进行净化，以减少对环境的污染。
总体来说，内燃机由燃料供给系统、点火系统、运转系统和排气系统四部分组成。
燃料供给系统将燃料输送到汽缸内，点火系统实现可燃混合气的点火燃烧，运转系统控制气缸内可燃混合气的进出，排气系统排出燃烧后的废气。
这些部分相互配合，使内燃机能够高效地工作，提供动力。
内燃机的原理是通过燃料在燃烧室内的燃烧，产生高温高压气体，利用这种气体的体积膨胀做功。
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补充知识：
斯特林发动机 斯特林循环由两个等温过程和两 个等容回热过程组成，也被称为 定容回热循环 优点：任何热源均可（热腔需达 到 700℃）；无震爆做功问题， 低噪音 缺点：发动机在提供有效动力之 前需要时间暖机；发动机不能快 速改变其动力输出 应用：潜艇、太阳能发电系统等
第一章 内燃机概述
第二章 内燃机的工作原理
2、四冲程柴油机工作原理
④ 工程机械用内燃机与汽车用内燃机有何不同？ 施工场地路面差，内燃机与底盘间连接需可靠，且考虑减振 需考虑工程机械经常倾斜作业情况，对润滑、冷却和燃油供给提出要求 施工场地空气含尘量大，对空气、燃油和机油滤清器提出要求 使用地区广，环境温度的变化幅度大，对燃油、机油、冷却系统和起动 方法提出要求 隧道及矿井的工程机械，需有严格的废气净化和降低噪音的措施 负荷变化率很大，为使工程机械在任何转速下均能稳定运转，内燃机需 要使用性能良好的全程式调速器 全负荷作业时间长，并经常承受突加负荷，扭矩储备大，工作转速范围 宽 推土机及装载机需要内燃机飞轮前输出动力，用于提升及转向；液压传 动工程机械需要内燃机前端（自由端）输出部分功率以带动液压泵；液 力传动工程机械中，液力变矩器用油的冷却要由内燃机冷却系统完成
第三章 内燃机的热力循环
1、内燃机的理论循环ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
定义：内燃机的实际热力循环是燃料的热能转变为机械能的过程，它由进 气、压缩、燃烧、膨胀和排气等多个过程所组成。在这些过程中，由燃料 与空气组成的工质，无论在质或量上都时刻发生着变化，伴随着各种复杂 的物理、化学过程，同时，机械摩擦、散热、燃烧、节流等引起的一系列 不可逆损失也大量存在，要准确地从理论上描述内燃机的实际过程，在目 前条件下还是十分困难的。为了分析内燃机中燃料热能利用的完善程度及 其主要影响因素，进而为提高能量利用率指明方向，通常将实际循环进行 若干简化，从而得到便于进行定量分析的假想循环或简化循环，称之为内 燃机的理论循环。
第二章 内燃机的工作原理
2、四冲程柴油机工作原理
四冲程柴油机工作过程与四冲程汽油机基本相同，每个工作循环也都是通过四个冲程完成。 不同在于由于柴油与汽油的性质不同，使混合气的形成和着火方式有很大差异。混合气的形 成：汽油机采用外部混合方式，即汽油和空气在化油器或进气管内混合（我国2002年9月1日 起停止化油器车生产，采用电控喷射技术），形成可燃混合气（“量调节”，通过控制进入 气缸内混合气的多少来调节）；而柴油机采用内部混合方式，即燃油在压缩冲程终点前直接 喷入缸内的空气中，形成可燃混合气（“质调节”，通过喷油量来调节）。着火方式：汽油 机利用电火花在压缩冲程终点前点燃可燃混合气，属于点燃式；柴油机是通过将燃油在压缩 冲程终点前高压喷入缸内空气中，使之自行着火燃烧，属于压燃式。 由于柴油机的压缩比高，热效率比汽油机要高得多，一般柴油机燃油消耗率比汽油机约低２ ０％～３０％，所以在工程机械和载重货车上多以柴油机作为发动机。
第二章 内燃机的工作原理
2、四冲程柴油机工作原理
③ 柴油机的优点及存在的主要问题 由于柴油能含量高、柴油机高压缩比（汽油机一般为 10，柴油机一一般为 20左右）、压燃等，并且柴油机转矩曲线在很宽的转速范围内较平坦，即 较大的负荷和转速变化范围内经济性好，柴油机具有较高的燃油经济性 （比同类汽油机节油达1/3以上） 排放物与汽油机不同，CO、HC和CO2排放量低，但PM和NOx的排放量大。 PM产生机理并不明确，一般认为是由于燃料燃烧不均匀，部分燃料在高温 缺氧条件下氧化、裂解而成。NOX产生机理尚未达成共识，一般认为与燃 油燃烧无关，而是由于高温状态下氮气与氧气的反应，该过程理论上讲无 法避免。需要从燃油品质的改善、供给、喷射、燃烧室设计和涡轮增压及 后处理技术的应用入手，降低PM和NOX排放量 爆燃方式使噪声和震动难以消除 柴油机质量功率比与同类汽油机相比要大一些，成本和价格也要高一些 柴油机低温启动相对汽油机要困难一些（机油黏度增加，摩擦阻力加大； 柴油黏度和密度增大，流动性变差，雾化不良，应选用凝点低的柴油；蓄 电池输出功率减小）
p—V示功图：利用不同 型式的示功器或内燃机数 据采集系统来观察或记录 相对于不同活塞位置或曲 轴转角时气缸内工质压力 的变化，所得的结果即为 p—V示功图。示功图是 研究内燃机工作过程的重 要试验数据。
第二章 内燃机的工作原理
3、二冲程内燃机工作原理
菲亚特126P，我国 从八十年代开始， 二冲程内燃机与四冲程内燃机的主要区别是换气方式不同。二冲程内燃机 以易货贸易方式从 没有专门的排气过程和进气过程，它利用活塞的运动来控制开设在气缸下 波兰进口，售价万 部的进、排气口的开启或关闭，使具有一定压力的新鲜气体充入气缸，同 元左右，中国社会 时将废气驱赶出去，从而实现换气过程。 第一款平民化轿车， 二冲程汽油机工作原理：第一冲程活塞上方压缩，下方进气；第二冲程活 当今中国私家车的 塞上方做功、换气，下方预压缩。 雏形
内燃机构造与原理
张 志 强
Email:zhangzhiqiang78@
内燃机构 造与工作 原理
底盘的构 造与设计
课程结构
现代设计 方法基础 及应用
整机部分 的构造与 设计
课程安排
内燃机构造与原理以《内燃机构造与原理》（陆耀
祖）为教材，主要学习内燃机构造及工作原理、内 燃机特性等，便于了解行业的发展动态 考核方法：笔试成绩70%，平时成绩30%，缺课三 次以上取消考试资格
②
柴油机为何不采用点燃方式？汽油机为何采用点燃方式？ 汽油机一般使用于汽车（体积小、速度快），汽车的平顺性和振动性要求高， 采用点燃方式可保证运转平顺且高速转动，避免压燃（即爆燃） 柴油机压燃（即爆燃）可增大输出扭矩，但压缩比大，活塞行程大，转速不 会太高，另外压燃直接影响平顺性，大多用于工程机械，但欧洲汽车多半为 柴油机
第一章 内燃机概述
二、基本术语
基本术语
• 上止点：活塞顶端离曲轴旋转中心最远处；下止点：活塞顶端离曲轴中心 最近处；活塞行程：上、下止点间的距离S（mm）；曲柄半径：连杆轴 颈中心到曲轴轴颈中心的距离R（mm），S=2R。 D 2 气缸工作容积：上、下止点所包容的气缸容积（L），Vs 4 10 6 S D V Si，内燃机排量表示内燃机 排量：内燃机所有气缸工作容积的总和， 4 10 的做功能力，在内燃机其他参数相同的情况下，内燃机排量越大，内燃机 所发出的功率就越大。
内燃机构造与原理
第一章
第二章
第三章 第四章 第五章 第六章
第七章
第八章 第九章
内燃机概述 内燃机的工作原理 内燃机的热力循环 内燃机的性能指标 曲柄连杆机构 配气机构 柴油机燃油系统 汽油机燃油系统和点火系统 润滑系统/冷却系统/起动装置
第一章 内燃机概述
内燃机的定义 : 是热机的一种，是将燃料的化学 能经过燃烧释放的热能转变为机械功的机器 能量转化:化学能→热能→机械能 根据燃料的燃烧部位可分为外燃机（如蒸汽机、 斯特林发动机等）和内燃机两种类型 内燃机按活塞的运动规律分往复运动式和旋转活 塞式两类。其中，往复运动式内燃机，如汽油机、 柴油机和气体燃料发动机，其性能更为完善，使 用得最广泛，是本课程学习的内容
第二章 内燃机的工作原理
1、四冲程汽油机工作原理
进气冲程：作用是吸入新鲜混和气体；活塞由上止点向下 止点运动；进气门开启，排气门关闭；进气终了时气缸内 的气体压力低于大气压力，约 75-90kPa ；温度高于大气 温度，约370-440K。 压缩冲程：作用是为燃烧准备条件；活塞从下止点向上止 点运动；进气门关闭，排气门关闭；气体被压缩，压力与 温度同时升高。压缩终了时，压力约0.85-2MPa，温度约 600-800K 。压缩冲程有利于混和气的迅速燃烧，并可提 高内燃机的有效热效率，压缩行程的压缩比约 7 － 10 。 （绝热压缩过程） 做功冲程：包含燃烧和膨胀过程，内燃机化学能转换为机 械能；燃烧过程发生在在压缩冲程末期，活塞接近上止点 时，火花塞点燃可燃混和气体，进、排气门均关闭，压力 急剧增大，约3-5MPa，温度急剧上升，约2200-2800K； 随后工质膨胀，推动活塞由上止点下行，进、排气门均关 闭，压力与温度降低，膨胀末期，压力约 0.3-0.5MPa ， 温度约1500-1700K。（绝热膨胀过程） 排气冲程：排除缸内残余废气；活塞由下止点上行；进气 门 关 闭 ， 排 气 门 开 启 ； 压 力 105-125KPa ， 温 度 9001200K。
二冲程柴油机工作原理：第一冲程扫气和压缩；第二冲程做功和扫气。
优点：理论上功率是四冲 程内燃机的两倍（实际上 达到 1.5 ～ 1.6 倍）；运转 平稳；结构简单，维护、 保养方便。 缺点：换气质量差，热效 率低，且转速越高越明显， 经济性较差；热负荷较高。 应用不广泛。摩托、少量 微型汽车、船用内燃机
2 L 6
• •
第一章 内燃机概述
二、基本术语
基本术语
• • • 燃烧室容积：活塞位于上止点时的气缸容积，也称压缩容积，用Vc表示 气缸总容积：气缸工作容积与燃烧室容积之和，用Va表示 压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比，用ε表示 V V a 1 s Vc Vc 工况：内燃机在某一时刻的运行状况简称为工况。以该时刻内燃机输出的 有效功率或转矩及其相应的曲轴转速表示。
内燃机的主要缺点： 难以消除往复运动，运转时
噪音大；低速时转矩小，需配备变速装置；废气中有害 成份对大气污染较严重（城市大气环境的主要污染源）。
第一章 内燃机概述
二、基本术语
基本结构包括排气门、进气门、气缸盖、气缸、活塞、活塞 销、连杆、曲轴等。 气缸内装有活塞，活塞通过活塞 销、连杆与曲轴相连接。活塞在 气缸内上下往复运动，通过连杆 推动曲轴转动。为了吸入新鲜空 气和排出废气，在汽缸盖上设有 进气门和排气门。